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27 1 Profª Tathiana R. Cidral Matemática básica Aula 5 27 2 Equação e Inequação 1º e 2º grau 27 3 Enem de 2010 - Desde 2005, o Banco Central não fabrica mais a nota de R$ 1,00 e, desde então, só produz dinheiro nesse valor em moedas. Apesar de ser mais caro produzir uma moeda, a durabilidade do metal é 30 vezes maior que a do papel. Fabricar uma moeda de R$ 1,00 custa R$ 0,26, enquanto uma nota custa R$ 0,17, entretanto, a cédula dura de oito a onze meses. Disponível em: http://noticias.r7.com. Acesso em: 26 abr. 2010. Com R$ 1 000,00 destinados a fabricar moedas, o Banco Central conseguiria fabricar, aproximadamente, quantas cédulas a mais? a) 1 667. b) 2 036. c) 3 846. d) 4 300. e) 5 882. 27 4 Enem de 2010 - Desde 2005, o Banco Central não fabrica mais a nota de R$ 1,00 e, desde então, só produz dinheiro nesse valor em moedas. Apesar de ser mais caro produzir uma moeda, a durabilidade do metal é 30 vezes maior que a do papel. Fabricar uma moeda de R$ 1,00 custa R$ 0,26, enquanto uma nota custa R$ 0,17, entretanto, a cédula dura de oito a onze meses. Disponível em: http://noticias.r7.com. Acesso em: 26 abr. 2010. Com R$ 1 000,00 destinados a fabricar moedas, o Banco Central conseguiria fabricar, aproximadamente, quantas cédulas a mais? a) 1 667. b) 2 036. c) 3 846. d) 4 300. e) 5 882. Para determinar quantas cédulas seriam produzidas a mais (x), vamos determinar a diferença entre o quociente das cédulas e das moedas. De forma simplificada, temos a seguinte equação: x = valor empregado – valor empregado custo por cédula custo por moeda 27 5 Enem de 2010 - Desde 2005, o Banco Central não fabrica mais a nota de R$ 1,00 e, desde então, só produz dinheiro nesse valor em moedas. Apesar de ser mais caro produzir uma moeda, a durabilidade do metal é 30 vezes maior que a do papel. Fabricar uma moeda de R$ 1,00 custa R$ 0,26, enquanto uma nota custa R$ 0,17, entretanto, a cédula dura de oito a onze meses. Disponível em: http://noticias.r7.com. Acesso em: 26 abr. 2010. Com R$ 1 000,00 destinados a fabricar moedas, o Banco Central conseguiria fabricar, aproximadamente, quantas cédulas a mais? a) 1 667. b) 2 036. c) 3 846. d) 4 300. e) 5 882. Para determinar quantas cédulas seriam produzidas a mais (x), vamos determinar a diferença entre o quociente das cédulas e das moedas. De forma simplificada, temos a seguinte equação: x = valor empregado – valor empregado custo por cédula custo por moeda O enunciado informa que o valor empregado é de R$ 1 000,00. Já sabemos que o custo por moeda é de R$ 0,26 e por cédula é de R$ 0,17. Sendo assim, temos: 27 6 Enem de 2010 - Desde 2005, o Banco Central não fabrica mais a nota de R$ 1,00 e, desde então, só produz dinheiro nesse valor em moedas. Apesar de ser mais caro produzir uma moeda, a durabilidade do metal é 30 vezes maior que a do papel. Fabricar uma moeda de R$ 1,00 custa R$ 0,26, enquanto uma nota custa R$ 0,17, entretanto, a cédula dura de oito a onze meses. Disponível em: http://noticias.r7.com. Acesso em: 26 abr. 2010. Com R$ 1 000,00 destinados a fabricar moedas, o Banco Central conseguiria fabricar, aproximadamente, quantas cédulas a mais? a) 1 667. b) 2 036. c) 3 846. d) 4 300. e) 5 882. Para determinar quantas cédulas seriam produzidas a mais (x), vamos determinar a diferença entre o quociente das cédulas e das moedas. De forma simplificada, temos a seguinte equação: x = valor empregado – valor empregado custo por cédula custo por moeda O enunciado informa que o valor empregado é de R$ 1 000,00. Já sabemos que o custo por moeda é de R$ 0,26 e por cédula é de R$ 0,17. Sendo assim, temos: x = 1 000 – 1 000 x ≈ 5 882,34 – 3 846,14 x ≈ 2 036,2 0,17 0,26 27 7 São usadas para resolver problemas; São a tradução para a matemática de um problema em linguagem corrente. Equação e Inequação 27 8 Equação é uma igualdade (=) envolvendo uma ou mais incógnitas. Além disso, em uma equação, nosso objetivo é encontrar um ou mais números específicos que satisfaçam nossa expressão matemática. Portanto, em uma equação, uma coisa deve ser obrigatoriamente igual a outra, ou isso não será uma equação. Equação 27 9 A equação tem o mesmo grau do monômio de maior grau de sua sentença. Por exemplo, ❑ A equação x³+2x = -5 é de terceiro grau porque seu monômio de maior grau é x³. Grau de uma Equação 27 10 Para resolver uma equação do primeiro grau, passamos o problema para a linguagem matemática, depois isolamos a variável e, então, encontramos seu valor. Para isolarmos a variável (incógnita) passamos tudo que não for uma incógnita para o outro lado… Equação do 1º Grau Passando para o outro lado… Isolar a incógnita significa deixá-la sozinha em um dos lados da expressão, e para que isso seja feito, precisamos eliminar todos os termos que não são uma incógnita. Como fazer isso? Primeiramente, vamos lembrar de algo importante: sempre que você fizer alguma coisa de um lado da expressão, tem que fazer a mesma coisa do outro. 27 11 Exemplo: Considere a seguinte equação 5x + 3 = 1 Para eliminar o + 3 do lado esquerdo, precisamos colocar um -3 do lado esquerdo e direito. Sendo assim, agora temos: 5x + 3 – 3 = 1 – 3 5x = – 2 Mas ainda falta tirar o 5, e para isso precisamos transformá-lo em 1, pois 1*x = x. Então basta dividirmos os dois lados por 5; Fazendo isso, temos: 5x = −2 → x = –2 5 5 5 O que realmente acontece nessas passagens de um lado para o outro é que estamos, sem perceber, fazendo as operações necessárias para eliminar cada termo de um dos lados da expressão. 27 12 E essas “operações necessárias” serão sempre as operações inversas às presentes na expressão. Segue uma lista com as operações inversas: ❑ Adição e subtração; ❑ Multiplicação e divisão; ❑ Potenciação e radiciação (raízes); ❑ Logaritmo e exponencial. 27 13 É a equação escrita sob o formato ax² + bx + c, sendo a ≠ 0. Pois se a=0, a equação volta a ser do 1º grau. Equação do 2º Grau I) Método de solução para equações do tipo ax² + c = 0 O método para determinar a solução de equações incompletas que possuem b=0 consiste em isolar a incógnita x, assim: Exemplo Encontre as raízes da equação 3x2 – 27 = 0. 27 14 II) Método de solução para equações do tipo ax2 + bx = 0 O método para determinar as possíveis soluções de uma equação com c=0, consiste em utilizar a fatoração por evidência. assim: ax2 + bx = 0 x·(ax + b) = 0 Ao observar a última igualdade, é notável que há uma multiplicação e que para o resultado ser 0, é necessário que, pelo menos, um dos fatores seja igual a 0. x = 0 ou ax + b = 0 Assim, a solução da equação é dada por: Exemplo Determine a solução da equação 5x2 – 45x = 0 https://brasilescola.uol.com.br/matematica/fator-comum.htm 27 15 III) Método de solução para equações completas O método conhecido como método de Bhaskara ou fórmula de Bhaskara aponta que as raízes de uma equação do 2º grau do tipo ax2 + bx + c = 0 é dada pela seguinte relação: Exemplo Determine a solução da equação x2 – x – 12 = 0. Note que os coeficientes da equação são: a = 1; b= – 1 e c = – 12. Substituindo esses valores na fórmula de Bhaskara, temos: https://brasilescola.uol.com.br/matematica/formula-bhaskara.htm 27 16 IMPORTANTE! O delta (Δ) recebe o nome de discriminante e note que ele está dentro de uma raiz quadrada e, conforme sabemos, levando em conta os números reais, não é possível extrair raiz quadrada de um número negativo. Conhecendo o valor do discriminante, podemos realizar algumas afirmações a respeito da solução da equação do 2º grau: → discriminante positivo (Δ > 0): duas soluções para a equação; → discriminante igual a zero (Δ = 0): as soluções da equação são repetidas; → discriminante negativo (Δ < 0): não admite solução real. https://brasilescola.uol.com.br/matematica/calculo-raiz-quadrada.htm 27 17 (ENEM) Uma pessoa ia gastar R$ 396,00 para comprar x caixas de um determinado produto. Ao receber o pedido de compra, a empresafornecedora fez um desconto de R$ 8,00 no preço de cada caixa. Devido a isto, a pessoa conseguiu comprar duas caixas a mais, pagando os mesmos R$ 396,00. Quantas caixas do produto tal pessoa comprou? a) 8 b) 9 c) 10 d) 11 e) 12 Dados: são x caixas e cada caixa com um valor y . x caixas de valor y = 396 reais Então ... I) x.y = 396 com o desconto de 8 reais por caixa x ... (y-8) é possível comprar mais 2 caixas .... x + 2 e continua o mesmo preço... Então ... Teremos : II) (x+2).(y-8) = xy Desenvolvendo ... (x+2).(y-8) = xy xy - 8x + 2y - 16 = xy - 8x + 2y - 16 = 0 2y = 8x + 16 y = (8x + 16)/2 y = 4x + 8 ========================= x.y = 396 x.(4x+8) = 396 4x² + 8x - 396 = 0 x = [- 8 + - √6 400]/8 x = [- 8 + - 80]/8 ...................... (desconsidero = - 80) x = [-8 + 80]/8 x = 72/8 x = 9 caixas seriam compradas sem o desconto ... com o desconto comprou 2 a mais ... (x + 2) 9 + 2 = 11 caixas foram compradas após o desconto. ============================================= 27 18 Inequação Inequação é uma sentença matemática expressa por uma desigualdade, através dos símbolos, relacionando uma ou mais variáveis: ➢ ≠ (diferente de), ➢ < (menor que), ➢ > (maior que) , ➢ ≤ (menor ou igual a), ➢ ≥ (maior ou igual a). O objetivo não é encontrar um número específico, mas sim um conjunto de valores que satisfaçam nossa condição de desigualdade. As resoluções das inequações são praticamente iguais às das equações, exceto quando há mais de 1 resposta. Neste caso, você deverá avaliar quais das respostas fazem parte do conjunto solução. 27 19 A inequação tem o mesmo grau do monômio de maior grau de sua sentença. Por exemplo, ❑ A inequação x² - 1 < 0 é de segundo grau porque seu monômio de maior grau é x². Grau de uma Inequação 27 20 Como fizemos na equação, para resolver uma inequação do primeiro grau, também passaremos o problema para a linguagem matemática e isolaremos a variável, porém, não descobriremos seu valor e sim uma informação sobre ele que nos permitirá dizer o conjunto ou o intervalo de valores que satisfaz nossa inequação. Inequação do Primeiro Grau 27 21 Exemplo Vamos resolver a inequação: 3x + 4 < x − 8, Inicialmente solucionamos como uma inequação do primeiro grau comum, isolando as variáveis conservando a regra de sinais: 3x − x < − 4 − 8 2x < − 12 x < −12/2 x < −6 Sendo assim, o conjunto solução da inequação será: S = {x ∈ R: x < −6} A solução também pode ser escrita na notação de intervalos reais ou representado na reta real como: S = ] −∞, −6 [ A “bolinha” é aberta, pois o sinal da inequação não é igual. 27 22 Exemplo Agora, note a solução da inequação 3x + 4 ≤ 7x − 8: 3x − 7 x ≤ − 4 − 8 −4x ≤ −12 Perceba que neste ponto, ambos os lados da desigualdade estão negativos. Convenientemente, podemos trocar o sinal de ambos os lados da igualdade multiplicando toda a expressão por (-1). Mas, numa desigualdade, quando invertemos o sinal de toda a expressão, também invertemos a desigualdade, o que nos leva a: 4x ≥ 12 x ≥ 124 x ≥ 3 Escrevendo então o conjunto solução desta inequação nas três possíveis representações temos: S = {x ∈ R: x ≥ 3} S = [3, +∞[ A “bolinha” é fechada, pois o sinal da inequação é igual. 27 23 Em primeiro lugar devemos calcular o conjunto solução de cada inequação. 3x + 1 > 0 3x > -1 x > -1 3 Calculamos agora o conjunto solução da outra solução. 5x – 4 ≤ 0 5x ≤ 4 x ≤ 4 5 Agora podemos calcular o CONJUNTO SOLUÇÃO da inequação, assim temos: S = S1 ∩ S2 (intersecção) S = { x R | -1 < x ≤ 4} ou S = ] -1 ; 4] 3 5 3 5 27 24 Sendo a ≠ 0, são inequações do segundo grau as sentenças abaixo: i) ax² + bx + c > 0 ii) ax² + bx + c < 0 iii) ax² + bx + c ≥ 0 iv) ax² + bx + c ≤ 0 v) ax² + bx + c ≠ 0 Resolver essas equações é responder se existe x tal que f(x) = ax² + bx + c seja: i) positiva ii) negativa iii) não negativa iv) não positiva v) não nula A resposta se encontra no estudo do sinal de f(x) e pode ser feito através do gráfico da função. Inequação do Segundo Grau 27 25 1º Exemplo Vamos resolver a inequação 3x² + 10x + 7 < 0. S = {x ∈ R / –7/3 < x < –1} 27 26 2º Exemplo Determine a solução da inequação –2x² – x + 1 ≤ 0. S = {x ∈ R / x ≤ –1 ou x ≥ 1/2} 27 27 3º Exemplo Determine a solução da inequação x² – 4x ≥ 0. S = {x ∈ R / x ≤ 0 ou x ≥ 4} 4º Exemplo Calcule a solução da inequação x² – 6x + 9 > 0. S = {x ∈ R / x < 3 e x > 3} 27 28 Exercícios de fixação 27 29 Enem - Um fazendeiro doa, como incentivo, uma área retangular de sua fazenda para seu filho, que está indicada na figura como 100% cultivada. De acordo com as leis, deve-se ter uma reserva legal de 20% de sua área total. Assim, o pai resolve doar mais uma parte para compor a reserva para o filho, conforme a figura. Figura de questão do Enem 2009 De acordo com a figura acima, o novo terreno do filho cumpre a lei, após acrescentar uma faixa de largura x metros contornando o terreno cultivado, que se destinará à reserva legal (filho). O dobro da largura x da faixa é a) 10% (a + b)² b) 10% (a · b)² c) d) e) 27 30 Resolução: O terreno total do filho tem dimensões de a + x e b + x. Para calcular essa área (A), basta multiplicar essas medidas dos lados: A = (a + x) · (b + x) A = ab + ax + bx + x² A = x² + x · (a + b) + ab Se 20% da área total é de reserva legal, então 80% da área total é cultivada. Vamos então aplicar esses 80% na equação da área: 80% A = 0,8 · [x² + x · (a + b) + ab] Mas observe que a área cultivada é representada na imagem como o quadrado de dimensões a e b. Facilmente podemos afirmar que a área desse espaço é de a · b. Vamos substituir essa multiplicação na equação anterior, em que temos 80% A (área cultivada): a · b = 0,8 · [x² + x · (a + b) + ab] ab = 0,8x² + 0,8x · (a + b) + 0,8ab 0,8x² + 0,8x · (a + b) + 0,8ab – ab = 0 0,8x² + 0,8x · (a + b) – 0,2ab = 0 27 31 O resultado deu origem a uma equação do 2° grau. Para facilitar o cálculo, vamos multiplica-se toda a equação por 5→ 4x² + 4(a + b) · x – ab = 0 Resolveremos essa equação através da fórmula de Bhaskara. Para evitar confusão entre os coeficientes da equação e as letras dessas fórmulas, eles serão colocados em letra maiúscula. Os coeficientes são A = 4, B = 4(a + b) e C = – ab. Substituindo-os na fórmula, teremos: ∆ = B² – 4.A.C ∆ = [4(a + b)]² – 4.4.(– ab) ∆ = 16(a + b)² + 16ab ∆ = 16 [(a + b)² + ab] x = – B ± √∆ 2.A Dividindo o numerador e o denominador por 4: Essa equação só pode ser simplificada até aqui. A questão pede “o dobro da largura x”, por isso multiplicaremos x por 2: Letra d. 27 32 (Enem) Para criar um logotipo, um profissional da área de design gráfico deseja construí-lo utilizando o conjunto de pontos do plano na forma de um triângulo, exatamente como mostra a imagem. Para construir tal imagem utilizando uma ferramenta gráfica, será necessário escrever algebricamente o conjunto que representa os pontos desse gráfico. Esse conjunto é dado pelos pares ordenados tais que a) b) c) d) e) 27 33 (Enem) Para criar um logotipo, um profissional da área de design gráfico deseja construí-lo utilizando o conjunto de pontos do plano na forma de um triângulo, exatamente como mostra a imagem. Para construir tal imagem utilizando uma ferramenta gráfica, será necessário escrever algebricamente o conjunto que representa os pontos desse gráfico. Esse conjunto é dado pelos pares ordenados tais que a) b) c) d) e) 27 34 (Enem) Para criar um logotipo, um profissional da área de design gráfico deseja construí-lo utilizando o conjunto de pontos do plano na forma de um triângulo, exatamente como mostra a imagem. Para construir tal imagem utilizando uma ferramenta gráfica, será necessário escrever algebricamente o conjunto que representa os pontos desse gráfico. Esse conjunto é dado pelos pares ordenados tais que a) b) c) d) e)
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